CN106385275B - 通信系统和用于通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信系统和用于通信的方法。一种通信系统包括：至少一个第一TDMA高速交换机，具有第一交换机输出端；FDMA信道器，被配置为接收来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入RF信号；至少一个矩阵功率放大器，具有至少一个输入端和至少一个输出端；以及至少一个第二TDMA高速交换机，具有耦接至至少一个信道器输出端中的相应的一个的第二交换机输入端和耦接至至少一个矩阵功率放大器的相应的输入端的至少一个第二交换机输出端；至少一个第二TDMA高速交换机被配置为接收来自FDMA信道器的输出RF信号并且将输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的所选择的输入端，其中，每个预定输出端被耦接至相应的天线波束。

Description

通信系统和用于通信的方法
技术领域
本发明涉及一种通信系统和用于通信的方法，更具体地，涉及使用信道器和矩阵功率放大器的新颖的FDMA/TDMA构架。
背景技术
通常，在远程通信领域中，通信传输通过通信平台(例如，中继站)的使用而促成。这些通信平台包括经过或者盘旋在领土覆盖范围区域上的有人驾驶或无人驾驶、范围从一般高度的有人驾驶和无人驾驶的飞机(UAV)和比空气轻(LTA)的平台至任何轨道中的通信卫星(不仅仅是地球的，而且还有诸如月球或火星的任何天体的)的任何交通工具。通常，通信平台基于弯管原理起作用，其中，通信平台仅利用放大和从上行链路或下行链路频率的变换经由接收天线波束从地面接收信号并且经由发射天线波束将信号返回到地球。然而，由于互联网通信量、电子商务、计算机以及其他数字技术的发展，世界开始越来越多地需要更大的带宽和更大的吞吐量，所以现有的架构逐渐变得更加不实用或昂贵。例如，专门以频分多址(FDMA)操作的高吞吐量多波束通信平台的现有实例是普遍的，但是对架构的需求逐渐增加了架构的成本和对实用性的要求。在专门以FDMA操作的高吞吐量多波束通信平台情况下，架构需要大量的天线波束以提供最大化总吞吐量所需要的频率再用。架构还具有通常基于波导管的并且在质量和尺寸上很大的大量的高功率放大器、复杂的高功率交换网络以及复杂的滤波网络。所有这些要素有助于高功率、高容量和高质量需求，其中功率、容量和质量在太空飞行器上是受限制的。传统的FDMA架构还由于例如高功率部件的复杂的散热系统而产生高热量要求。
可包括多端口放大器系统的传统的通信平台架构的其他实例包括利用用于交换、路由和多路复用的ATM交换机以异步传输模式(ATM)操作的再生中继器(regenerativerepeater)。然而，这些通信架构通常需要RF信号被解调制和再调制，从而造成带宽吞吐量瓶颈。因为瓶颈，所以这些通信架构适合于低数据速率操作并且不是很适合宽带架构。这些ATM系统还包括通过ATM交换机的固定路由选择并且将RF信号从接收天线波束路由至广播天线波束的负担被加在通信架构本身上，这是非常低效的并且增加了卫星的复杂度和耗电量。这些ATM系统通常还使用固定的停留时间(例如，每个天线波束的固定的时分多址(TDMA)时间帧)，从而限制了该系统可用的总带宽。
在波束跳跃平台交换时分多址(PS-TDMA)系统中，RF信号按时间顺序地被路由至单独的波束而不是如FDMA系统中那样以不同频率同时路由。除了或替代波束中分配的频率带宽的一部分，天线波束的总通信容量取决于停留时间。波束跳跃PS-TDMA架构还取代了通常用在FDMA系统中的复杂的微波输入多路复用器和输出多路复用器滤波网络。然而，波束跳跃PS-TDMA架构仍然面对着提供仅在TDMA停留时间的时间段将高RF功率路由至天线波束的经济有效的方式的挑战。传统的波束跳跃PS-TDMA架构利用专用于单个天线射束的高功率放大器实现，这会给通信平台电力供应施加相当大的负担。用于传统的波束跳跃PS-TDMA架构的高功率放大器进一步加大了对耗电量的担忧，因为高功率放大器的电力供应不能以一般的TDMA帧的转换速率接通和关断，并且，甚至在没有RF信号存在时仍必须保持接通。在传统的波束跳跃PS-TDMA架构中，其中高功率放大器可以在天线波束之间切换，耦接至高功率放大器的高功率交换网络增加了质量、占用容量并且必须解决诸如散热、热交换、欧姆损耗和高速微波功率击穿(multipaction)的高RF电力条件。
发明内容
因此，将找到实用的旨在解决以上认识到的担忧的系统和方法。
本公开的一个实例涉及一种通信系统，包括：至少一个第一时分多址(TDMA)高速交换机，具有第一交换机输出端；频分多址(FDMA)信道器，耦接至第一交换机输出端并且被配置为接收来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入射频(RF)信号，FDMA信道器进一步具有至少一个信道器输出端；至少一个矩阵功率放大器，具有至少一个输入端和至少一个输出端；以及至少一个第二TDMA高速交换机，具有耦接至至少一个信道器输出端中的相应的一个的第二交换机输入端以及耦接至至少一个矩阵功率放大器的相应的输入端的至少一个第二交换机输出端，至少一个第二TDMA高速交换机被配置为接收来自FDMA信道器的输出RF信号并且将来自FDMA信道器的输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端；其中，至少一个矩阵功率放大器的每个输入端被映射至至少一个矩阵功率放大器的预定输出端并且每个预定输出端被耦接至相应的天线波束。
本公开的一个实例涉及一种通信系统，包括：至少一个第一时分多址(TDMA)高速交换机，具有第一交换机输出端；频分多址(FDMA)信道器，耦接至第一交换机输出端并且被配置为接收来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入射频(RF)信号，该信道器进一步具有至少一个信道器输出端；至少一个第二TDMA高速交换机，具有耦接至至少一个信道器输出端中的相应的一个的第二交换机输入端；以及至少一个无交换机广播模块，包括具有至少一个输入端和至少一个输出端的至少一个矩阵功率放大器；以及至少一个天线，连接至至少一个矩阵功率放大器；其中，至少一个第二TDMA高速交换机进一步具有耦接至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端的至少一个第二交换机输出端，至少一个第二TDMA高速交换机被配置为接收来自FDMA信道器的输出RF信号并且将来自FDMA信道器的输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端，并且其中，至少一个矩阵功率放大器的每个输入端被映射至至少一个矩阵功率放大器的预定输出端并且每个预定输出端被耦接至相应的天线。
本公开的一个实例涉及一种用于通信的方法，包括：利用至少一个第一时分多址(TDMA)高速交换机接收来自至少一个输入源的输入射频(RF)信号；将来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入RF信号发送至频分多址(FDMA)信道器；利用至少一个第二TDMA高速交换机接收来自FDMA信道器的输出RF信号；将来自至少一个第二TDMA高速交换机的输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端；将来自选择的输入端的输出RF信号映射至矩阵功率放大器的预定输出端；并且将输出RF信号输出至与矩阵功率放大器的预定输出端相对应的天线波束。
附图说明
如此概括地描述了本公开的实例，现将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中，遍及几个示图，类似参考符号表示相同或者相似的部件，并且其中：
图1A是根据本公开的一个方面的通信系统的框图；
图1B是根据本公开的一个方面的通信系统的信道器的示意图；
图1C是根据本公开的一个方面的通信系统的矩阵功率放大器的示意图；
图2是根据本公开的一个方面的通信系统的示意图；
图3是根据本公开的一个方面的通信系统的示意图；
图4是根据本公开的一个方面的通信系统的示意图；
图5A和图5B是根据本公开的一个方面的通信系统的部分的示意图；
图6A和图6B是根据本公开的一个方面的通信系统的部分的示意图；
图7是根据本公开的一个方面的通信系统的一部分的示意图；
图8是根据本公开的一个方面的通信系统的一部分的示意图；
图9是根据本公开的一个方面的通信系统的一部分的示意图；
图10是根据本公开的一个方面的通信系统的示意图；
图11是根据本公开的一个方面的通信系统的操作的流程图；
图12是根据本公开的一个方面的太空飞行器生产和保养方法的流程图；以及
图13是根据本公开的一个方面的包括分布式交通工具系统的太空飞行器的示意图。
在以上提到的框图中，如果有的话，连接各个元件和/或部件的实线可以表示机械的、电的、流体的、光学的、电磁的以及其他耦接和/或它们的组合。如本文中使用的，“耦接”意味着直接地以及间接地相关联。例如，构件A可以与构件B直接地相关联，或者可以例如，经由另一个构件C与之间接地相关联。还可以存在除框图中描绘的那些以外的耦接。如果有的话，连接各个元件和/或部件的虚线表示与由实线表示的那些所起的作用和目的相似的耦接；然而，由虚线表示的耦接或者可以被有选择地设置或者可以涉及本公开的可替换的或可选的方面。同样地，如果有的话，利用虚线表示的元件和/或部件，指示本公开的可替换的或可选的方面。如果有的话，环境要素(environmental element)利用虚线表示。
在以上提到的框图中，框还可以表示其操作和/或部分。连接各个框的线不暗含其操作或部分的任何特定顺序或从属关系。
具体实施方式
在以下描述中，阐述许多细节以提供对所公开的构思的彻底的了解，本公开的构思可以在没有一些或所有这些详细说明的情况下实践。在其他情况中，已省去已知的设备和/或过程的细节以避免使本公开不必要地晦涩。虽然一些构思将结合具体实例进行描述，但将理解这些实例不旨在进行限制。
本文中参考“一个实例”或“一个方面”意味着结合实例或方面描述的一个或多个特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。说明书中不同的地方的短语“一个实例”或“一个方面”可能或者可能不是参照相同的实例或方面。
除非另有陈述，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中仅仅作为标签使用，并且不旨在将顺序、位置或层级要求施加至这些术语所指的项上。此外，参考例如“第二”项不需要或排除“第一”或更低编号的项目，和/或例如，“第三”或更高编号的项的存在。
参照图1A，本文中描述的本公开的方面是为了具有组合的FDMA/TDMA波束跳跃通信架构的卫星通信系统100而准备的。尽管在本公开的一个方面，卫星通信系统100被描述为卫星架构的部分，但应理解的是，在其他方面中，卫星通信系统100可以是任何航空或轨道通信平台(例如，长期无人驾驶航空工具或者比空气更轻的可操纵飞行器)的部分。卫星通信系统100包括通过信道器111耦接至彼此的上行链路接收器模块101和下行链路发送器模块102。参照图1A，卫星控制器112被设置为控制卫星通信系统100的操作的方面。卫星控制器112控制上行链路接收器模块101、下行链路发送器模块102和信道器111的操作并且，更具体地，卫星控制器112控制由上行链路接收器模块101接收的RF信号(例如，在一个方面中，TDMA信号)被怎样路由至下行链路发送器模块102的波束天线110。在本公开的一个方面中，卫星控制器112包括定时同步模块112B和存储器112A。在本公开的一个方面中，定时同步模块112B使上行链路接收器模块101、下行链路发送器模块102和信道器111之间的通信同步。在一个方面中，定时同步模块112B将定时同步信号提供至上行链路接收器模块101、下行链路发送器模块102和信道器111。在本公开的一个方面中，由定时同步模块112B产生的定时同步信号来源于由卫星控制器112接收到的来自陆地(或者其他基于地面的)信源199的控制信号198。在本公开的一个方面中，从陆地信源199接收的控制信号198将指令提供至卫星控制器112以便将RF通信信号197(例如，TDMA信号)从上行链路接收器模块101的波束天线103路由至下行链路发送器模块102的波束天线110和/或在广播来自波束天线110的通信信号197D时控制TDMA时间帧的停留时间的持续时间。在本公开的一个方面中，来自陆地信源199的控制信号198与由上行链路接收器模块101接收到的RF通信信号197一起传送(例如，基本同时发送)，而在其他方面中，控制信号198和RF通信信号197被相继地顺次发送。在又一其他方面中，控制信号198在任何RF通信信号197由卫星接收到之前的预定时间段内被发送。例如，在一个方面中，控制信号198由卫星控制器112基本时实接收，(例如，控制信号198在与接收到RF通信信号197基本相同的时间被接收以便控制通过卫星通信系统100的路由)使得控制信号198与给定的传输相对应。在其他方面中，卫星控制器112预先接收一个或多个控制信号198并且将由控制信号198提供的数据存储在卫星控制器存储器112A内。在此，控制信号198与在预定时间段(例如，分钟、小时、天等)内将完成的传输相对应，预定时段通过卫星通信系统100的每个传输的路由被存储在控制器存储器112A中，例如存储为路由表或者以允许控制器112使RF通信信号197与相应的时隙和波束天线110相关联的任何其他格式存储。在一个方面中，控制信号198根据将完成的传输重新配置卫星控制器112。
参照图1A，在一个方面中，上行链路接收器模块101包括一个或多个波束天线103、一个或多个低噪声放大器(LNA)104、一个或多个TDMA交换机105以及一个或多个频率转换器106。在本公开的一个方面中，波束天线103是用于接收来自诸如陆地信源199的信号源的RF通信信号197的卫星天线。在本公开的一个方面中，波束天线103是点波束天线，而在其他方面中，波束天线103是多波束馈送机(multi-beam feed)或者相控阵列天线(phasedarray antenna)。在一个方面中，波束天线103是输入源。在本公开的一个方面中，由波束天线103接收的RF通信信号197是TDMA信号。在本公开的一个方面中，由波束天线103接收的TDMA信号经由波束天线输出端129被发送至一个或多个低噪声放大器104。低噪声放大器104通过LNA输入端120接收TDMA信号并且进而放大TDMA信号。在本公开的一个方面中，每个波束天线103存在一个低噪声放大器104。然而，在其他方面中，一个或多个低噪声放大器104在多个波束天线103之间共享。在本公开的一个方面中，对于布置成冗余环状配置的每个上行链路波束天线103存在多个低噪声放大器104。
上行链路接收器模块101进一步包括一个或多个TDMA交换机105。在本公开的一个方面中，TDMA交换机105具有一个交换机输出端123和用于接收TDMA信号(例如，从低噪声放大器104)的多于一个交换机输入端122。在公开的实施方式的一个方面中，交换机输入端122从包括多个输入波束(例如，波束天线103)的至少一个输入源接收TDMA信号。在本公开的一个方面中，TDMA交换机105是用于约0dBm或更小的低功率射频应用的高速和低功率TDMA交换机。在其他方面中，TDMA交换机105是例如高速和高功率TDMA交换机。在一个方面中，一个或多个频率转换器106布置在低噪声放大器104和信道器111之间，如本文中描述的。在本公开的一个方面中，一个或多个频率转换器106是本机振荡器，但是在其他方面中，一个或多个频率转换器106是用于使TDMA信号的频率转换的任何机构。在本公开的另一方面中，TDMA交换机105在TDMA时间帧的持续时间被固定连接至TDMA信号的单个路径，从而实际上上行链路接收器模块101不具有TDMA交换机105。在其他方面中，TMDA交换机105作为上行链路接收器模块101的部分被省去。
仍然参考图1A，上行链路接收器模块101被连接至FDMA信道器111(通常称为信道器111)。在本公开的一个方面中，每个TDMA交换机105被连接至信道器111的相应的信道器输入端116，其中信道器111从每个TDMA交换机105接收TDMA信号。在其他方面中，信道器111可以具有任何预定数量的信道器输入端116。在本公开的一个方面中，信道器111例如根据来自卫星控制器112的定时同步模块112B的定时同步信号提供从TDMA交换器105接收的TDMA信号的固定的或动态的重新路由(rerouting)。
在一个方面中，信道器111被配置为为由信道器111从TDMA交换机105接收的TDMA信号提供频分多路复用。在本公开的一个方面中，TDMA信号的频分多路复用意味着信道器111将由信道器111接收到的TDMA信号分割成不同的频带(例如，输入子信道118a-118k，图1B)。信道器111被配置为基于频带路由至下行链路发送器模块102的预定的下行链路波束天线110将频带(例如，输出子信道119a-119k，图1B)重新组合。
现在参考图1B，示出信道器111的示例性示图。在一个方面中，信道器111包括N个信道器输入端116a-116n和M个信道器输出端117a-117m，其中N和M是大于一的预定数量。信道器输入端116a-116n中的每个被连接至TDMA交换机105的相应的交换机输出端123(如本文中描述的)并且从相应的TDMA交换机105接收TDMA信号。在一个方面中，对于N个信道器输入端116a-116n与M个信道器输出端117a-117m中的每个的K个输入子信道和K个输出子信道，信道器111提供N个信道器输入端116a-116n和M个信道器输出端117a-117m之间的连接性，其中，K是大于一的预定数量。在这个方面中，输入子信道118a-118k和输出子信道119a-119k的数量相同，但是在其他方面中，输入子信道118a-118k的数量与输出子信道119a-119k的数量不同。在一个方面中，信道器输入端116a-116n中的每个和信道器输出端117a-117m中的每个具有预定的带宽BW。在一个方面中，信道器111包括分频模块113、交换机矩阵114以及结合器模块115。分频模块113将来自每个输入端116a-116n的TDMA信号的输入子带频谱划分成频率切片(frequency slice)并且将频率切片提供至K个输入子信道118a-118k。交换器矩阵114将来自输入子信道118a-118k的频率切片路由至K个输出子信道119a-119k中的预定的一个。在本公开的一个方面中，来自输入子信道118a-118k的频率切片被发送至输出子信道119a-119k中的一个或者被基本同时广播至任意的信道器输出端117a-117m。如上所述，在一个方面中，路由是固定的，因为频率切片的路由仍然是与根据例如输入的相同的。然而，在其他方面中，频率切片的路由根据例如来自卫星控制器112的控制信号198是可配置的，在一个方面中，该控制信号包括用于将频率切片从输入子信道118a-118k路由至输出子信道119a-119k的指令。结合器模块115将频率切片连结(或者多路复用)至合适的输出子带中(在一个方面中，该输出子带与输入子带不同)并且将输出子带路由至相应的输出子信道119a-119k。在一个方面中，信道器输入端116a-116n和信道器输出端117a-117m之间的连接性基于小于或等于信道器带宽(BW)的子信道，在一个方面中，该信道器带宽具有兆赫(MHz)的单位。在一个方面中，信道器111的每个信道器输入端116a-116n将信道器输入端116a-116n的带宽划分至K个输入子信道118a-118k中。在一个方面中，K个输入子信道118a-118k中的每个可以被发送至M个信道器输出端117a-117m中的一个或者被基本同时广播至任意数量的信道器输出端117a-117m。在一个方面中，K个输入子信道118a-118k可以被连接以形成任意数量的K个输出子信道119a-119k的邻接信道。输出子信道119a-119k与信道器111的相应的信道器输出端117a-117m相对应，其中从信道器输出端117a-117m输出的信号被提供至下行链路发送器模块102的波束天线110。在一个方面中，信道器输出端117a-117m中的每个将K个子信道结合至端口的带宽中。在一个方面中，信道器111具有等于总吞吐量带宽(NxBW，其中N和M是相同)乘以由波形选择和链路容量给定的每赫兹比特数的容量。在一个方面中，TDMA架构允许输出端口117a-117m的全带宽在TDMA时间帧的持续时间被发送至单个波束天线110，从而具有很少的来自相邻的波束的干扰或者互调制失真，从而最大化给定的带宽和辐射功率的信道容量。在一个方面中，信道器111具有“网格”、“星形”或混合配置，其中由信道器输入端116a-116n接收到的任何TDMA信号一个子信道一个子信道地通被路由至任意信道器输出端117a-117m。在一个方面中，“星形”架构通过将某些波束分配至网关状态并且根据需要在它们上停留更长时间段并且通过更宽的带宽来形成。在一个方面中，信道器111是数字信道器111，而在其他方面中，信道器111是模拟信道器。在其他方面中，信道器111的部分是数字的，而其他部分是模拟的。在一个方面中，信道器111作为信道器输入端116接收TDMA和传统的FDMA信号两者。在一个方面中，信道器111信道器111对RF带采样提供指引并且所有功能，包括TDMA信号的放大被数字地结合至数字信息处理器中。
再次参考图1A，信道器输出端117a-117m将合成的(例如，输出)TDMA信号发送至下行链路发送器模块102。在本公开的一个方面中，下行链路发送器模块102包括从信道器输出端117a-117m接收相应的输出TDMA信号的一个或多个TDMA交换机108，接收TDMA交换机108的输出的一个或多个矩阵功率放大器(MPA)109，以及发送矩阵功率放大器109的输出的一个或多个波束天线110。在其他方面中，下行链路发送器模块102还包括布置在信道器111和一个或多个矩阵功率放大器109之间的一个或多个频率转换器107，该频率转换器与上行链路接收器模块101的频率转换器106基本相似。在一个方面中，TDMA交换机108选择矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输入端126，使得矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输出端127能够在没有矩阵功率放大器109的下游的另外的交换(例如，高功率交换)的情况下被路由至预定的波束天线110。在一个方面中，矩阵功率放大器109的功率共享灵活性在时域而不是频域上被最大化。在一个方面中，下行链路发送器模块102消除了在放大之后将单个高功率放大器的高功率信号路由至多个波束天线110所需要的大量的高功率交换网络或者对于将高功率放大器分配至每个单独的波束天线110的需要。
在本公开的一个方面中，TDMA交换机108中的每个包括耦接至相应的信道器输出端117a-117m的交换机输入端124并且从信道器111接收输出的TDMA信号。在本公开的一个方面，TDMA交换机108分配卫星资源以适应由卫星控制器112确定的分配的带宽。每个TDMA交换机108包括耦接至一个或多个矩阵功率放大器109的一个或多个交换机输出端125，如本文中描述的。一个或多个交换机输出端125中的每个与矩阵功率放大器109的选择的输入端126相对应。在本公开的一个方面中，TDMA交换机是低功率(例如，约0dBm或更小)交换机。在一个方面中，TDMA交换机108是高速交换机。在一个方面中，TDMA交换机108是高速和低功率交换机。在本公开的一个方面中，TDMA交换机108基于来自定时同步模块112B的定时同步信号确定频带多久被发送至下行链路发送器模块102的下行链路波束天线110。
如上所述，TDMA交换机108的交换机输出端125与矩阵功率放大器109的选择的矩阵功率放大器输入端126(例如，预定的输入端)相对应。现在参考图1C，示出示例性矩阵功率放大器109。在一个方面中，矩阵功率放大器109包括输入混合矩阵109a(也被称为输入功率划分网路(input power dividing network))，将输入混合矩阵109a的处理反相的输出混合矩阵109b，修整调节器109c以及高功率放大器109d。修整调节器(trim adjuster)109c和高功率放大器109d并行操作并且布置在输入混合矩阵109a和输出混合矩阵109b之间。在一个方面中，矩阵功率放大器109的每个矩阵功率放大器输入端126被映射至矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输出端127(如本文中描述的)。在一个方面中，多个TDMA信号可以在多个矩阵功率放大器输入端126注入并且被基本同时路由至它们的相应的矩阵功率放大器输出端127。在一个方面中，在矩阵功率放大器输入端126中的一个处接收到的TDMA信号的频率与在任意其他矩阵功率放大器输入端126处接收到的TDMA信号的频率相同。然而，在其他方面中，由每个矩阵功率放大器输入端126接收到的TDMA信号的频率是不同的，只要高功率放大器109d以及其他中间的部件(例如修整调节器109c)的带宽包含由矩阵功率放大器输入端126接收到的TDMA信号的带宽即可。在一个方面中，输入混合矩阵109a以数字模块数字地实现。在一个方面中，矩阵功率放大器109以直接辐射阵列(directradiating arrays)以及成形的开口阵列(shaped aperture arrays)实现，其中输出混合矩阵109b的作用由天线光学器件而不是电路执行。
矩阵功率放大器109的相应的矩阵功率放大器输出端127a-127n中的每个被进一步耦接至波束天线110中的相应的一个。在一个方面中，波束天线110是点波束天线。然而，在其他方面中，波束天线110多波束馈送机或相控阵列天线。波束天线110中的每个在预定时间输出来自矩阵功率放大器109的相应的矩阵功率放大器输出端127a-127n的TDMA信号。在本公开的一个方面中，预定时间是TDMA信号的停留时间并且由TDMA交换机108基于来自定时同步模块112A的定时同步信号控制。在本公开的一个方面中，从矩阵功率放大器输出端127a-127n输出的TDMA信号具有基于来自定时同步模块112A的定时同步信号的预定的频率和振幅。在一个方面中，信道器111和TDMA交换机108之间的耦接以及TDMA交换机108和矩阵功率放大器109之间的耦接在时分多址时间帧的持续时间(例如，停留时间)提供了由信道器111输出的TDMA信号的全带宽至波束天线110。在一个方面中，定时同步模块112A在时分多址时间帧的持续时间实现信道器111的全带宽输出至天线波束110。在一个方面中，在下行链路发送器模块102内存在的波束集群和波束天线110与在上行链路接收器模块101中存在的波束集群和波束天线103的数量相等。然而，在其他方面中，下行链路发送器模块102内的波束集群和波束天线110的数量与上行链路接收器模块101中的波束集群和波束天线103的数量不同。
在本公开的一个方面中，一个或多个频率转换器107布置在信道器输出端117和TDMA交换机108的交换机输入端124之间。在其他方面中，一个或多个频率转换器107布置在TDMA交换机108的交换机输出端125和矩阵功率放大器109的矩阵功率放大器输入端126之间。在又一其他方面中，一个或多个频率转换器107被布置在信道器输出端117和TDMA交换机108的交换机输入端124之间以及TDMA交换机108的交换机输出端125和矩阵功率放大器109的矩阵功率放大器输入端126之间。频率转换器107与本文中描述的频率转换器106基本相似。
现在参考图2，示出示例性卫星通信系统100A。在图2中，示出多个波束集群1-X，每个波束集群1-X与波束天线103A1-Z和103B1-Z相对应，其中Z是大于1的预定数量。在一个方面中，示出两组波束天线103A1-Z和103B1-Z，但是在其他方面中，存在与波束集群1-X相对应的任何预定数量的组的波束天线103。波束天线103A1-Z和103B1-Z中的每个被耦接至低噪声放大器冗余环104A的输入端120(如本文中描述的)。在本公开的一个方面中，低噪声放大器冗余环104A接收来自每个波束天线103A1-Z和103B1-Z的TDMA信号。在一个方面中，每个低噪声放大器冗余环104A接收来自与波束集群1-X中的一个相关联的波束天线103A1-Z和103B1-Z的TDMA信号。例如，在一个方面中，低噪声放大器冗余环104A中的一个接收与波束集群1相关联的波束天线103A1-Z和103B1-Z。在其他方面中，低噪声放大器冗余环104A接收来自与多个波束集群1-X相关联的波束天线103A1-Z和103B1-Z的TDMA信号。低噪声放大器冗余环104A具有被连接至TDMA交换机105的交换机输入端122的LNA输出端121。在一个方面中，一个TDMA交换机105被耦接至每个低噪声放大器冗余环104A。TDMA交换机105中的每个还具有交换机输出端123并且根据来自定时同步模块112B的定时同步信号交换TDMA信号。在本公开的一个方面中，TDMA交换机105的交换机输出端123被耦接至位于TDMA交换机105和信道器111之间的频率转换器106，所述频率转换器被配置为改变由TDMA交换机105输出的TDMA信号的频率。信道器111具有连接至频率转换器107的信道器输出端117。信道器111将合成的TDMA信号(例如，输出的TDMA信号)输出至位于信道器111和TDMA交换机108之间的频率转换器107。TDMA交换机108，基于来自定时同步模块112B的定时同步信号，将TDMA信号交换至交换机输出端125。交换机输出端125被连接至矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输入端126。在本公开的一个方面中，矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输入端126被映射至矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输出端127。矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输出端127被耦接至相应的下行链路波束天线110A1-P和110B1-P，该下行链路波束天线进而将TDMA信号发送为TDMA信号197D。在一个方面中，示出两组波束天线110A1-P和110B1-P，但是在其他方面中，存在与波束集群1-Y相对应的任何预定数量的组的波束天线110。在一个方面中，波束天线103A1-Z、103B1-Z的数量与波束天线110A1-P、110B1-P的数量相同(例如，P与Z相同)，但是在其他方面中，波束天线103A1-Z、103B1-Z的数量与波束天线110A1-P、110B1-P的数量不同(例如，P与Z不同)。
现在参考图3，示出另一个示例性卫星通信系统100B。在图3中示出的卫星通信系统100B与在图2中示出的示例性卫星通信系统100A基本相似，除以下一点之外，即与在图2中示出的频率转换器106、107相比，图3中示出的频率转换器106、107被布置在不同的位置处。在图3中示出的本公开的方面中，频率转换器106被布置在低噪声放大器冗余环104A和TDMA交换机105之间。此外，在图3中示出的方面中，频率转换器107被布置在TDMA交换机108和矩阵功率放大器109之间。
现在参考图4，示出又一个示例性卫星通信系统100C。示例性卫星通信系统100C与示例性卫星通信系统100A和100B基本相似。在一个方面中，在图4中，频率转换器401被布置在低噪声放大器冗余环104A和TDMA交换机105之间并且频率转换器402被布置在TDMA交换机105和信道器111之间。在图4中示出的一个方面中，频率转换器403被布置在信道器111和TDMA交换机108之间并且频率转换器404被布置在TDMA交换机108和矩阵功率放大器109之间。
现在参考图5A-图5B，示出卫星通信系统100的一部分。在本公开的一个方面中，信道器111的多个输出端117a、117b被结合以形成更宽的带宽或者多个带的波束。在一个方面中，信道器输出端117a、117b被连接至频率转换器501、502。频率转换器501、502接收来自信道器输出端117a、117b的TDMA信号130、131并且将相应的TDMA信号130、131输出至双工器/结合器503。在一个方面中，频率转换器501、502将TDMA信号130、131转换至不同的频率。频率转换器501、502，与双工器/结合器503结合，将来自信道器输出端117a、117b的TDMA信号130、131多路复用至相邻的RF带中，从而形成更宽的带宽、多个带或者结合的带的波束132(参见图5B)。来自双工器/结合器503的结合的带132被输出至TDMA交换机108，该TDMA交换机进而将结合的带132交换至矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输入端126。在一个方面中，矩阵功率放大器127通过相应的矩阵功率放大器输出端127输出至相应的波束天线110A1-P和110B1-P。在图5A中示出的方面中，两个信道器输出端117a、117b通过双工器/结合器503结合。然而，在其他方面中，任何预定数量的信道器输出端117均可以通过双工器/结合器503结合。
现在参考图6A-图6B，示出卫星通信系统100E的一部分。多个信道器输出端117a、117b可以经由分布式的TDMA交换器603、604被路由至共用的矩阵功率放大器109。在一个方面中，信道器111具有信道器输出端117a、117b。信道器输出端117a、117b被连接至频率转换器601、602。在本公开的一个方面中，频率转换器601、602接收来自信道器输出端117a、117b的TDMA信号140、141并且将TDMA信号140、141转换至基本相同的频率或者重叠的频率。然而，在其他方面中，频率转换器601、602将信道器输出端117a、117b转换至不同的频率，从而扩展矩阵功率放大器109的带宽。在本公开的一个方面中，频率转换器601、602被耦接至分布式的TDMA交换机603、604的交换机输入端605、606。分布式的TDMA交换机603、604具有被连接至矩阵功率放大器109的相应的预定的矩阵功率放大器输入端126的交换机输出端607、608。矩阵功率放大器109进而通过矩阵功率放大器输出端127输出至相应的波束天线110A1-P和110B1-P。在一个方面中，信道器输出端117a、117b可以与矩阵功率放大器输入端126共享相同的频率，或者可以扩展矩阵功率放大器109的带宽，与参考图5A-图5B示出的相似(即，频率转换器601、602可以是相同的频率或者可以是不同的频率并且信道器111的带宽不像矩阵功率放大器109的带宽那么宽)。在一个方面中，高达M个信道器输出端117(其中M是大于一的预定数量)可以被路由至共用的矩阵功率放大器109，提供的分布式的TDMA交换机603、604的交换机输出端607、608的数量总计等于矩阵功率放大器输入端126的数量。在一个方面中，高达M个信道器输出端117可以被路由至具有M个数量的高功率放大器109c的共用的矩阵功率放大器109。在一个方面中，TDMA交换机603、604的交换机输出端607、608的数量总计为矩阵功率放大器109的矩阵功率放大器输入端126的数量。在图6A中示出的方面中，示出两个分布式的TDMA交换机603、604。然而，在本公开的其他方面中，可以使用任意预定数量的分布式的TDMA交换机。
现在参考图7，示出卫星通信系统100F的一部分。在图7中示出的方面与在图6中示出的方面基本相似。然而，在图7中示出的方面中，信道器111经由多个分布式的TDMA交换机704-706输出至多个矩阵功率放大器109。在一个方面中，多个分布式的TDMA交换机704-706中的每个接收来自信道器输出端117a-117c的TDMA信号。在一个方面中，分布式的TDMA交换机704-706中的一个或多个为多于一个矩阵功率放大器109所共用。在本公开的其他方面中，矩阵功率放大器109中的一个或多个为多于一个分布式的TDMA交换机704-706所共用。在本公开的一个方面中，频率转换器701-703将来自信道器输出端117a-117c的TDMA信号转换至相同的频率或重叠的频率。然而，在其他方面中，频率转换器701-703将信道器输出端117a-117c转换至不同的频率。在一个方面中，信道器输出端117a-117c可以经由分布式的高速交换机704-706被路由至具有M个矩阵功率放大器输入端126的多个矩阵功率放大器109。在一个方面中，信道器输出端117a-117c可以与矩阵功率放大器输入端126共享相同的频率，或者可以扩展矩阵功率放大器109的带宽，如参照图5A-图5B示出的(即，频率转换器701-703可以是相同的频率或者可以是不同的频率)。在一个方面中，高达M个信道器输出端117a-117c可以被路由至与所需要的同样多的矩阵功率放大器109。在一个方面中，高速交换机704-706的交换机输出端710-712的总和数量总计为总的矩阵功率放大器109的矩阵功率放大器输入端126的总数。
现在参考图8，示出卫星通信系统100F的一部分。在图8中示出的方面与在图7中示出的方面基本相似。然而，在一个方面中，代替多个分布式的TDMA交换机703-705，存在接收任何预定数量的信道器输出端117a-117m并且将所有信道器输出端117a-117m连接至矩阵功率放大器输入端126中的每个的单个交换机矩阵802。在本公开的一个方面中，交换机矩阵802具有H个输入端803a-803h(信道器111的每个输出端117a-117m一个)和I个输出端804a-804i，其中I是在波束集群1-Y内的波束天线110的数量。在本公开的一个方面中，交换机矩阵802被连接至多于一个矩阵功率放大器109，所述矩阵功率放大器进而被连接至波束集群1-Y内的相应的波束天线110。在本公开的一个方面中，交换机矩阵802具有非阻断交换机矩阵架构并且任意信道器输出端117a-117m可以被交换至矩阵功率放大器109的任意矩阵功率放大器输入端126。在本公开的一些方面中，存在由预定的频率复用计划、信道器111的带宽和矩阵功率放大器109的占用带宽确定的任意数量的频率转换器801a-801n。在一个方面中，交换机矩阵802以矩阵功率放大器109的RF频率操作以最小化频率转换器的数量。在其他方面中，交换机矩阵802以信道器111的频带操作并且具有用于每个矩阵功率放大器输入端126的专用频率转换器。在又一其他方面中，交换机矩阵802以中频操作，其中频率转换器被布置在交换机矩阵802和信道器111之间并且多个频率转换器被布置在交换机矩阵802和矩阵功率放大器109之间。在一个方面中，交换机矩阵802具有多于一个输入端803a-803h。在一个方面中，频率转换器801a-801n可以在交换机矩阵802的输入端803a-803h侧上或者在交换机矩阵802的输出端侧804a-804i上。在一个方面中，根据交换机矩阵802的带宽，可以实现将信道器111的所有输出端口117a-117m连接至矩阵功率放大器109的所有矩阵功率放大器输入端126的单个交换机矩阵802。在一个方面中，使用非阻断交换机矩阵架构，任意信道器输出端117a-117m均可以被路由至任意矩阵功率放大器输入端126。在一个方面中，频率转换器801a-801n的数量由频率复用计划、信道器111的带宽和矩阵功率放大器109的占用带宽确定。在一个方面中，交换机矩阵802的架构在范围上是一般的，根据特定的系统要求具体地实例化。
现在参考图9-图10，示出本公开的又一个方面。在一个方面中，信道器111、混合MPA输入矩阵109a和TDMA交换机108被集成至数字模块901中。在其他方面中，任意的低噪声放大器104、频率转换器106、107、TDMA交换机105、108、信道器111、矩阵功率放大器109、卫星控制器112或他们的任意部分均可以被结合并实现为数字信号处理计算机的数字模块的部分。在图9中示出的示例性卫星通信系统100H的部分中，数字模块901包括信道器111、TDMA交换机108以及矩阵功率放大器109的混合MPA输入矩阵109a。在图10中示出的示例性卫星通信系统100I的部分中，频率转换器106、TDMA交换机105、信道器111、卫星控制器112、TDMA交换机108以及矩阵功率放大器109的混合MPA输入矩阵109a被实现为数字模块1000。
现在参考图11，示出卫星通信系统100的操作的示例性流程图。在框1101，在一个方面中，TDMA交换机105利用交换机输入端122接收来自波束天线103的输入TDMA信号。在本公开的一个方面中，TDMA交换机105还接收来自卫星控制器112的定时同步模块112B的定时同步信号。定时同步信号确定由TDMA交换机105接收到的TDMA信号被怎样交换至TDMA交换机105的交换机输出端123。在框1102，TDMA交换机105将输入的TDMA信号发送至信道器111。在一个方面中，信道器111为由信道器111从TDMA交换机105接收到的输入TDMA信号提供频分多路复用并且根据来自卫星控制器112的控制信号产生输出TDMA信号。在框1103，信道器111将输出TDMA信号发送至TDMA交换机108。在一个方面中，TDMA交换机108基于来自卫星控制器112的控制信号分配卫星资源以适应为输出TDMA信号分配的带宽。在框1104，TDMA交换机108将TDMA信号输出至矩阵功率放大器109的所选择的矩阵功率放大器输入端126。在框1105，矩阵功率放大器109将来自矩阵功率放大器109的所选择的矩阵功率放大器输入端126的输出TDMA信号映射至矩阵功率放大器109的预定的矩阵功率放大器输出端127。在框1106，输出TDMA信号作为通信信号197D从矩阵功率放大器109的预定输出端127输出至波束天线110。
描述本文中阐述的方法的操作的本公开内容和附图不应当被解释为必需确定将执行的操作的顺序。相反地，尽管指出了说明性的顺序，但应理解操作顺序在合适时可以修改。因此，某些操作可以以不同的顺序或同时执行。另外，在本公开的一些方面中，不需要执行本文中描述的所有操作。
本公开的实例可以在如图12所示的太空飞行器制造和使用方法1200和如图13所示的太空飞行器1302的背景下描述。在预生产过程中，示例性方法1200可以包括太空飞行器1302的规格和设计1204以及材料采购1206。在生产期间，进行太空飞行器1302的组件和子配件制造1208以及系统集成1210。此后，太空飞行器1302可以经过认证和交付1212投入使用1214。在由客户使用期间，安排太空飞行器1302进行日常维护和保养1216(还可包括改造、重新配置、翻新等)。
可通过系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)来执行或者实施示例性方法1200的各个处理。为了这个描述的目的，系统集成商可以包括但不限于，任意数量的太空飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于，任意数量的供货商、分包商和供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司军用实体、服务组织等。
如图13所示，通过示例性方法1200生产的太空飞行器1302可以包括具有多个高级系统的机身1318和内舱1322。遍及太空飞行器分布的高级系统的实例包括推进系统1324、电力系统1326、液压系统1328、以及环境系统1330和卫星通信中继系统1331中的一个或多个。可以包括任意数量其他系统。尽管示出了航空航天的实例，但本发明的原理可以应用于诸如海运业的其它工业。
本文中示出或者描述的系统和方法可以在制造和保养方法1200中的任何一个或多个步骤过程中采用。例如，与组件和子配件制造1208相对应的组件或者子配件可以以与太空飞行器1302在使用中时生产组件或者子配件的相似的方式来加工或者制造。另外，系统、方法或者它们的组合的一个或多个方面可以在生产状态1208和1210过程中使用，例如通过显著加快的太空飞行器1302的组装或者降低太空飞行器的成本来。类似地，该系统或方法实现方式的一个或多个方面，或它们的组合，可以在例如但不限于，在太空飞行器1302在使用中时使用，例如，操作、维护和保养1216。
本文中公开了系统和方法的不同的实例和方面，包括各种组件、特征和功能。应当理解，本文中公开的系统和方法的各种实例和方面可以包括任意的组合的本文中所公开的系统和方法的任何其它实例和方面的任意组件、特征和功能，并且所有这种可能性旨在包括在本公开的精神和范围内。
本文中阐述的本公开的许多修改及其他实例将使本公开所属领域的技术人员获知在上文的描述和相关联的附图中呈现的教导的益处。
根据本公开的一个或多个方面，通信系统包括：至少一个第一时分多址(TDMA)高速交换机，具有第一交换机输出端；频分多址(FDMA)信道器，耦接至第一交换机输出端并且被配置为接收来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入射频(RF)信号，该FDMA信道器进一步具有至少一个信道器输出端；至少一个矩阵功率放大器，具有至少一个输入端和至少一个输出端；以及至少一个第二TDMA高速交换机，具有耦接至至少一个信道器输出端中的相应的一个的第二交换机输入端和耦接至至少一个矩阵功率放大器的相应的输入端的至少一个第二交换机输出端；至少一个第二TDMA高速交换机被配置为接收来自FDMA信道器的输出RF信号并且将来自FDMA信道器的输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的所选择的输入端，其中，至少一个矩阵功率放大器的每个输入端被映射至至少一个矩阵功率放大器的预定输出端并且每个预定输出端被耦接至相应的天线波束。
根据本公开的一个或多个方面，其中，FDMA信道器与至少一个第二TDMA高速交换机之间的耦接和至少一个第二TDMA高速交换机与至少一个矩阵功率放大器之间的耦接被配置为在时分多址帧的持续时间提供至少一个信道器输出端的全带宽至相应的天线波束。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个矩阵功率放大器为多于一个第二TDMA高速交换机所共用。
根据本公开的一个或多个方面，其中，所述至少一个第二TDMA高速交换机为多于一个矩阵功率放大器所共用。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个矩阵功率放大器包括输入矩阵和输出矩阵，其中至少FDMA信道器、输入矩阵和至少一个第二TDMA高速交换机被集成至数字模块中。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个第二高速交换机是低功率交换机。
根据本公开的一个或多个方面，其中，低功率交换机被配置用于约0dBm或更小的低功率射频应用。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，定时同步模块，连接至至少一个第一TDMA高速交换机、FDMA信道器和至少一个第二TDMA高速交换机，并且其中，输出RF信号以基于定时同步模块的预定频率和振幅从至少一个矩阵功率放大器输出。
根据本公开的一个或多个方面，其中，定时同步模块被配置为在TDMA时间帧的持续时间实现FDMA信道器的全带宽输出至天线波束。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个第一TDMA高速交换机具有至少一个第一交换机输入端，所述输入端被配置为接收来自包括多个输入波束的至少一个输入源的输入RF信号。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，第一频率转换器，连接在至少一个输入源和至少一个第一TDMA高速交换机的至少一个第一交换机输入端之间；以及第二频率转换器，连接在至少一个第一TDMA高速交换机的第一交换机输出端和FDMA信道器之间。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，频率转换器，连接在至少一个第一TDMA高速交换机的第一交换机输出端和FDMA信道器之间。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，频率转换器，连接在FDMA信道器的至少一个信道器输出端和至少一个第二TDMA高速交换机的第二交换机输入端之间。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个矩阵功率放大器包括多个高功率放大器。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，第一频率转换器，连接在至少一个第二TDMA高速交换机的至少一个第二交换机输出端和至少一个矩阵功率放大器之间；以及第二频率转换器，连接在FDMA信道器和至少一个第二TDMA高速交换机的第二交换机输入端之间。
根据本公开的一个或多个方面，通信系统包括：至少一个第一时分多址(TDMA)高速交换机，具有第一交换机输出端；频分多址(FDMA)信道器，耦接至第一交换机输出端并且被配置为接收来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入射频(RF)信号，该信道器进一步具有至少一个信道器输出端；至少一个第二TDMA高速交换机，具有耦接至至少一个信道器输出端中的相应的一个的第二交换机输入端；以及至少一个无交换机广播模块，包括具有至少一个输入端和至少一个输出端的至少一个矩阵功率放大器；以及至少一个天线，连接至至少一个矩阵功率放大器；其中至少一个第二TDMA高速交换机进一步具有耦接至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端的至少一个第二交换机输出端，至少一个第二TDMA高速交换机被配置为接收来自FDMA信道器的输出RF信号并且将来自FDMA信道器的输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端，并且其中至少一个矩阵功率放大器的每个输入端被映射至至少一个矩阵功率放大器的预定输出端并且每个预定输出端被耦接至相应的天线。
根据本公开的一个或多个方面，其中，FDMA信道器与至少一个第二TDMA高速交换机之间的耦接和至少一个第二TDMA高速交换机与至少一个矩阵功率放大器之间的耦接被配置为在时分多址帧的持续时间提供至少一个信道器输出端的全带宽至相应的天线。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个无交换机广播模块为多于一个第二TDMA高速交换机所共用。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个第二TDMA高速交换机为多于一个无交换机广播模块所共用。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个矩阵功率放大器包括输入矩阵和输出矩阵，其中至少FDMA信道器、输入矩阵和至少一个第二TDMA高速交换机被集成至数字模块中。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个第二TDMA高速交换机是低功率交换机。
根据本公开的一个或多个方面，其中，低功率交换机被配置用于约0dBm或更小的低功率射频应用。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，定时同步模块，连接至至少一个第一TDMA高速交换机、FDMA信道器和至少一个第二TDMA高速交换机，并且，其中，输出RF信号以基于定时同步模块的预定频率和振幅从至少一个无交换机广播模块输出。
根据本公开的一个或多个方面，其中，定时同步模块被配置为在TDMA时间帧的持续时间实现FDMA信道器的全带宽输出至天线波束。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个第一TDMA高速交换机具有至少一个第一交换机输入端，所述输入端被配置为接收来自包括多个输入波束的至少一个输入源的输入RF信号。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，第一频率转换器，连接在至少一个输入源和至少一个第一TDMA高速交换机之间；以及第二频率转换器，连接在至少一个第一TDMA高速交换机和FDMA信道器的至少一个信道器输入端之间。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，频率转换器，连接在至少一个第一TDMA高速交换机的第一交换机输出端和FDMA信道器之间。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，频率转换器，连接在FDMA信道器的至少一个信道器输出端和至少一个第二TDMA高速交换机的第二交换机输入端之间。
根据本公开的一个或多个方面，其中，至少一个矩阵功率放大器包括多个高功率放大器。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，第一频率转换器，连接在至少一个第二TDMA高速交换机和至少一个矩阵功率放大器之间；以及第二频率转换器，连接在FDMA信道器的至少一个信道器输出端和至少一个第二TDMA高速交换机之间。
根据本公开的一个或多个方面，用于通信的方法包括：利用至少一个第一时分多址(TDMA)高速交换机接收来自至少一个输入源的输入射频(RF)信号；将来自至少一个第一TDMA高速交换机的输入RF信号发送至频分多址(FDMA)信道器；利用至少一个第二TDMA高速交换机接收来自FDMA信道器的输出RF信号；将来自至少一个第二TDMA高速交换机的输出RF信号发送至至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端；将来自选择的输入端的输出RF信号映射至矩阵功率放大器的预定输出端；并且将输出RF信号输出至与矩阵功率放大器的预定输出端相对应的天线波束。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，在时分多址帧的持续时间提供来自FDMA信道器的输出RF信号的全带宽至天线波束。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，利用连接在至少一个第一TDMA高速交换机和FDMA信道器之间的频率转换器转换输入RF信号的频率。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，利用连接在FDMA信道器和至少一个第二TDMA高速交换机之间的频率转换器转换输出RF信号的频率。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，利用连接在至少一个输入源和至少一个第一TDMA高速交换机之间的第一频率转换器转换输入RF信号的频率，并且利用连接在至少一个第一TDMA高速交换机和FDMA信道器之间的第二频率转换器转换输入RF信号的频率。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，利用连接在FDMA信道器和至少一个第二TDMA高速交换机之间的第一频率转换器转换输出RF信号的频率，并且利用连接在至少一个第二TDMA高速交换机和至少一个矩阵功率放大器之间的第二频率转换器转换输出RF信号的频率。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，以基于来自定时同步模块的定时信号的预定频率和振幅将输出RF信号从至少一个矩阵功率放大器输出。
根据本公开的一个或多个方面，进一步包括，在基于来自定时同步模块的定时信号的TDMA时间帧的持续时间实现FDMA信道器的全带宽输出至天线波束。
因此，应当理解，本公开不限于公开的特定实施方式，并且修改及其他实施方式意指包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管上文的描述和关联的附图在元件和/或功能的某种说明性的组合的背景下描述示例性实施方式，但应当理解，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以由可替换的实施方式提供元件和/或功能的不同组合。

Claims (15)

1.一种通信系统(100)，包括：
至少一个第一时分多址高速交换机(105)，具有第一交换机输出端(123)；
频分多址信道器(111)，耦接至所述第一交换机输出端(123)并且被配置为接收来自所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)的输入射频信号，所述频分多址信道器(111)进一步具有至少一个信道器输出端(117)；
至少一个矩阵功率放大器(109)，具有至少一个输入端(126)和至少一个输出端(127)；以及
至少一个第二时分多址高速交换机(108)，具有耦接至所述至少一个信道器输出端(117)中的相应的一个的第二交换机输入端(124)和耦接至所述至少一个矩阵功率放大器(109)的相应的输入端(126)的至少一个第二交换机输出端(125)，所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)被配置为接收来自所述频分多址信道器(111)的输出射频信号并且将来自所述频分多址信道器(111)的所述输出射频信号发送至所述至少一个矩阵功率放大器的选择的输入端(126)；
其中，所述至少一个矩阵功率放大器(109)的每个输入端(126)被映射至所述至少一个矩阵功率放大器(109)的预定输出端(127)并且每个预定输出端(127)被耦接至相应的天线波束(110)。
2.根据权利要求1所述的通信系统(100)，其中，所述频分多址信道器(111)与所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)之间的耦接和所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)与所述至少一个矩阵功率放大器(109)之间的耦接被配置为在时分多址帧的持续时间提供所述至少一个信道器输出端(117)的全带宽至所述相应的天线波束(110)。
3.根据权利要求1所述的通信系统(100)，其中，所述至少一个矩阵功率放大器(109)为多于一个第二时分多址高速交换机(108)所共用。
4.根据权利要求1所述的通信系统(100)，其中，所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)为多于一个矩阵功率放大器(109)所共用。
5.根据权利要求1所述的通信系统(100)，其中，所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)是低功率交换机。
6.根据权利要求1所述的通信系统(100)，进一步包括：定时同步模块(112B)，连接至所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)、所述频分多址信道器(111)和所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)，并且其中，所述输出射频信号以基于所述定时同步模块(112B)的定时信号的预定频率和振幅从所述至少一个矩阵功率放大器(109)输出。
7.根据权利要求1所述的通信系统(100)，进一步包括，第一频率转换器(401)，连接在至少一个输入源(103)和所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)的至少一个第一交换机输入端(122)之间；以及第二频率转换器(402)，连接在所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)的所述第一交换机输出端(123)和所述频分多址信道器(111)之间。
8.根据权利要求1所述的通信系统(100)，进一步包括频率转换器(106)，连接在所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)的所述第一交换机输出端(123)和所述频分多址信道器(111)之间。
9.根据权利要求1所述的通信系统(100)，进一步包括频率转换器(107)，连接在所述频分多址信道器(111)的所述至少一个信道器输出端(117)和所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)的所述第二交换机输入端(124)之间。
10.根据权利要求1所述的通信系统(100)，进一步包括第一频率转换器(404)，连接在所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)的所述至少一个第二交换机输出端(125)和所述至少一个矩阵功率放大器(109)之间；以及第二频率转换器(403)，连接在所述频分多址信道器(111)和所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)的所述第二交换机输入端(124)之间。
11.一种用于通信的方法，包括：
利用至少一个第一时分多址高速交换机(105)接收来自至少一个输入源(103)的输入射频信号；
将来自所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)的所述输入射频信号发送至频分多址信道器(111)；
利用至少一个第二时分多址高速交换机接收来自所述频分多址信道器(111)的输出射频信号；
将来自所述至少一个第二时分多址高速交换机(108)的所述输出射频信号发送至至少一个矩阵功率放大器(109)的选择的输入端(126)；
将来自所选择的输入端(126)的所述输出射频信号映射至所述矩阵功率放大器(109)的预定输出端(127)；并且
将所述输出射频信号输出至与所述矩阵功率放大器(109)的所述预定输出端(127)相对应的天线波束(110)。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：在时分多址帧的持续时间将来自所述频分多址信道器(111)的所述输出射频信号的全带宽提供至天线波束(110)。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：利用连接在所述至少一个第一时分多址高速交换机(105)和所述频分多址信道器(111)之间的频率转换器(106)转换所述输入射频信号的频率。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：以基于来自定时同步模块(112B)的定时信号的预定频率和振幅将所述输出射频信号从所述至少一个矩阵功率放大器(109)输出。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：基于来自所述定时同步模块(112B)的所述定时信号在时分多址时间帧的持续时间实现所述频分多址信道器(111)的全带宽输出至所述天线波束(110)。
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